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系绳气球试验确保粒子太阳能技术的安全性

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新墨西哥州ALBUQUERUE, 2021年4月28日——来自桑迪亚国家实验室的一个团队从美国能源部获得了2500万美元,用于建设一个试点工厂,该工厂将采用一种新兴的太阳能技术。桑迪亚大学的研究人员最近使用了22英尺宽的系绳气球(配备了传感器)来收集空气中灰尘颗粒的样本,以确保这项技术的安全性。该项目的首席研究员克里夫·霍(Cliff Ho)说,这项研究确定,这项技术产生的粉尘低于危险水平。

这项技术被称为高温下落粒子接收器,用于聚光太阳能。尽管这种可再生能源不像太阳能板或风力涡轮机那样常见,但它具有一定的优势,包括在将能量转化为电能之前能够以热能的形式储存能量。
氦气栓气球携带传感器来测量细陶瓷粉尘的浓度。由Randy Montoya/Sandia国家实验室提供。
氦气栓气球携带传感器来测量细陶瓷粉尘的浓度。由Randy Montoya/Sandia国家实验室提供。

例如,亚利桑那州的一家集中太阳能发电厂使用熔盐将热量储存6个小时。他说,从理论上讲,其他电厂可以储存数天或数周的热量。

Ho的团队测试了一种设计,将深色的,像沙子一样的陶瓷颗粒通过一束集中的阳光,然后储存加热的颗粒。这种圆形颗粒每千克的成本约为1美元,而且比传统的熔融砂系统温度高得多,从而提高了效率,降低了成本。研究小组还研究了其他颗粒,比如沙子本身。虽然每磅沙子的成本只有几美分,但该团队更青睐陶瓷颗粒,因为它能吸收更多的能量,并提供更顺畅的流动。

美国能源部的目标是将集中太阳能发电的成本降至每千瓦时5美分,与传统的以化石燃料为基础的电力不相上下。

然而,这些重复使用的颗粒最终会分解成细小的灰尘,这可能会对肺部造成损伤。

“我们用EPA的粒子扩散模型做了一些计算机模拟,”Ho说。“基本上,要开始接近EPA标准,我们需要排放比之前测试中发现的颗粒物多400倍的颗粒物。”根据我们的测量和模型,我没有预见到我们真正达到这些阈值的任何情况。”

有了来自测试和模拟的信息,该团队开发了减少细粉尘颗粒排放的方法。他说,研究人员优化了下落粒子接收器的形状和几何形状,以减少粒子损失。他们还开发了一个类似楼梯的系统,在粒子下落时减缓接收器中的粒子,以及一个“鼻子”,帮助减轻风对下落粒子的影响。

气球测试由美国能源部的太阳能技术办公室资助,作为测试不同的内置蓄热的高温聚光太阳能系统的三个团队之一。国际买球的网站

Photonics.com
2021年4月
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